Magisterarbeit. Hallux valgus: Ein prä- und postoperativer Vergleich zwischen radiologischen Aufnahmen und Fußdruckverteilungsmessungen.

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1 Magisterarbeit Hallux valgus: Ein prä- und postoperativer Vergleich zwischen radiologischen Aufnahmen und Fußdruckverteilungsmessungen Verfasserin Bakk. Eva Maria Klein angestrebter akademischer Grad Magistra der Naturwissenschaft, Mag. rer. nat. Wien, im April 2009 Studienkennzahl laut Studienblatt: A Studienrichtung laut Studienblatt: Betreuer: Sportwissenschaften Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr. Arnold Baca

2 Für meinen im Vorjahr verstorbenen Großvater in Liebe und Anerkennung Eva Maria - 2 -

3 Eidesstattliche Erklärung Ich erkläre hiermit, dass ich die vorliegende Magisterarbeit selbstständig unter Verwendung der angegebenen Quellen verfasst und mich keiner sonstigen Mittel bedient habe. Bakk. Eva Maria Klein Wien, April

4 Danksagung Diese Studie entstand in Zusammenarbeit mit dem Sportwissenschafter Herrn Dr. Andreas Kranzl vom Orthopädischen Spital in Wien Speising. Ihn bin ich zu großem Dank verpflichtet. Die Aufbereitung des Datenmaterials sowie die Interpretation erforderten Zeit und Energie, die mir von seiner Seite entgegengebracht wurde. Mein weiterer Dank gilt Herrn Dr. Csepan, der die Einzeichnung der radiologischen Winkel vornahm. Bei meinem Betreuer, Herrn Professor Dr. Arnold Baca möchte ich mich ebenso für die Unterstützung, Ratschläge und Motivation bedanken. Mein besonderer Dank gilt meinen Freunden, meiner Familie sowie engen Verwandten für die unermüdliche Unterstützung und Motivation während meines Studiums und in der Abschlussphase

5 Inhaltsverzeichnis 1 EINLEITUNG Fragestellungen DER MENSCHLICHE FUß ALS GANZES Fußskelett Aufbau des Vorfußes Gelenke und Bänder des Fußes Fersenbein-Würfelbein-Gelenk (Articulatio calcaneocuboidea) Fußwurzel-Mittelfuß-Gelenke (Articulationes tarsometatarsales) Zehengelenke (Articulationes metatarsophalangae und Articulationes interphalangeae pedis Fußmuskulatur Kurze Fußmuskeln MORPHOLOGIE UND FUNKTION DES FUßES Fußwölbung Dreipunktabstützung Belastung des Fußes beim Stehen und Gehen Gangzyklus Belastung von Bändern und Gelenken während des Gehens Gangbild und Druckverteilung bei älteren Menschen DEFORMITÄTEN AN DEN FÜßEN Hallux valgus

6 4.1.1 Therapie Ostetomie Chevron-Osteotomie Bestimmung des Hallux valgus Winkels Druckverteilungsanalyse bei Hallux valgus Deformität METHODEN Patientenfragebogen Radiologische Untersuchung Radiologische Winkelbestimmung Druckverteilungsanalyse Funktionelle Winkelbestimmung Problematik der Ganggeschwindigkeit Datenaufbereitung Statistische Auswertung der Daten Deskriptivstatistik Interferenzstatistik Überprüfung der Normalverteilung ERGEBNISSE Deskriptivstatistik Fragebogen Röntgenuntersuchung Druckverteilungsmessung Geschwindigkeitsbedingte Winkelveränderungen

7 6.2 Inferenzstatistik Präoperative Korrelation zwischen dem radiologischen und dynamischen Hallux valgus Winkel Postoperative Korrelation zwischen dem radiologischen und dynamischen Hallux valgus Winkel Veränderungsspezifische Korrelation zwischen dem radiologischen und dynamischen Hallux valgus Winkel Korrelation im Bezug auf die Verbesserung zwischen dem radiologischen und dynamischen Hallux valgus Winkel sowie den Variablen des Fragebogens Korrelation aller Veränderungsvariablen Multiple Regression INTERPRETATION DISKUSSION UND RESÜMEE LITERATURVERZEICHNIS ABBILDUNGSVERZEICHNIS TABELLENVERZEICHNIS ANHANG Patientenfragebogen (auf Original) Zusammenfassung Summary Lebenslauf

8 1 Einleitung Der Hallux valgus gilt allgemein als Nebenprodukt unserer Zivilisation (Baumgartner, 1986, S. 43). Daher entstand das Interesse am Hallux valgus zu Beginn des letzten Jahrhunderts. Der Zusammenhang mit dem Tragen nicht passender Schuhe, vor allem während des Wachstums, lässt sich nicht übersehen. In der Literatur lässt sich nachlesen, dass durch Verdrängung des traditionellen Schuhwerks der Japaner - die Geta - durch das westliche Schuhwerk der Hallux valgus - früher unbekannt in Japan - im gleichen Maß zunahm wie die Verwendung von westlichen Schuhen (Wanivenhaus, 1989). Ein weiterer für den Hallux valgus begünstigender Faktor ist auch der Bewegungsmangel als Folge unserer sitzenden und fahrenden Lebensgewohnheiten, die sich auch durch einige Minuten Fußgymnastik nicht aus der Welt schaffen lassen. Regelmäßige sportliche Tätigkeit mit passendem Schuhwerk kommt dieser Forderung schon eher entgegen (Baumgartner, 1986). Der Fußform kommt auch gewisse Bedeutung zu. In Anlehnung an die Darstellung des Fußes bei griechischen und ägyptischen Skulpturen unterscheidet man zwischen ägyptischen Füßen (Überlänge der ersten Zehe), griechischen Füßen (Überlänge der zweiten Zehe) und quadratischen Füßen (gleiche Länge der ersten und zweiten Zehe). Demnach kommt es bei der ägyptischen Fußform, die in 65 % unserer Population vorkommt, zu gehäuftem Auftreten vom Hallux valgus (Wanivenhaus, 1989). Bereits seit über 150 Jahren wird der Hallux valgus operativ behandelt und definiert sich als Abweichung der Großzehe im Grundgelenk. Ein Hallux valgus kann, braucht jedoch nicht, mit Schmerzen einhergehen. Bis heute sind bereits über 150 verschiedene Operationsverfahren zur Therapie des Hallux valgus bekannt. Da sich Hallux valgus Deformitäten erheblich voneinander unterscheiden, ist eine differenzierte Anwendung einzelner Operationen besonders wichtig. Auch die Patienten unterscheiden sich in Hinblick auf ihre körperliche Aktivität, ihre Erwartungen von der Operation und ihr bevorzugtes Schuhwerk. Das Lebensalter, die beruflichen Anforderungen und vieles Andere spielen eine wichtige Rolle. Auch Voroperationen an den Zehen sind von Bedeutung. Daher können nicht alle Hallux valgus Deformitäten mit nur einem Operationsverfahren befriedigend korrigiert werden (Imhoff, 2000; Imhäuser, 1986)

9 Die normale Druckverteilung an der Sohle ist von grundlegender Bedeutung für das Befinden. Eine übermäßige Belastung von einzelnen Arealen ist Ursache von Beschwerden und Ausdruck pathologischen Geschehens. Ein Großteil der Fußbeschwerden hat seinen Ursprung auf dem Weg der Kraftübertragung durch die Fußsohle (Debrunner & Jacob, 1998). Ergebnisse von tausenden Hallux valgus Operationen sind bekannt. Der Erfolg jedes Knochen- und Weichteileingriffs im Vorfußbereich hängt auch von der Berücksichtigung der Biomechanik in diesem Gebiet ab. Das Ziel einer operativen Behandlung ist nicht mit einem kosmetisch guten Resultat, das man im Röntgenbild zeigen kann, erschöpft. Wichtig ist die Erzielung eines ausdauernden Standes, einer kraftvollen Abrollung, einer guten Gehleistung, einer befriedigenden Leistungsfähigkeit des Fußes bei der Möglichkeit der problemfreien Schuhversorgung. (Imhäuser, 1986, S. 20) Intention dieser Studie ist es, den bisher noch nicht untersuchten Zusammenhang zwischen Hallux valgus Winkel und Veränderungen in der Fußdruckanalyse herzustellen. Bereits vor über 20 Jahren beschäftigen sich Heidinger, Kurz, Selbach und Diebschlag (1987) mit Einsatzmöglichkeiten von Druckverteilungsmessgeräten zur Fußdatenerfassung. Anhand ihrer Untersuchung definierten sie nachfolgende prägnante Messgrößen des menschlichen Fußes: Fußlängsachse, Fußlänge, Fußbreite, Fersenbreite, Ballenbreite, Ballenlinie, Ballenwinkel und zuletzt den Großzehenwinkel, welcher ihrer Ansicht nach zur Diagnose des Hallux valgus herangezogen werden kann. Die folgende Untersuchung beruht auf dem Gedanken, dass eine röntgenologische Aufzeichnung des Vorfußes primär statisch im Stehen durchgeführt wird, die Problematik jedoch beim Gehen auftritt. Unter anderem bei einer Vorfußdeformität ist dies von besonderer Bedeutung, da die Großzehe beim statischen Stehen nicht, beim Gehen in der Abstoßphase jedoch am meisten belastet wird. Das Abstoßen des Fußes am Ende der Standphase erfolgt mit großer Kraft durch die aktive Plantarflexion der Zehen, insbesondere der für den Gang unverzichtbaren Großzehe (Graumann & Sasse, 2004). Daher soll in dieser Diplomarbeit untersucht werden, ob eine Korrelation zwischen funktionellem Hallux valgus Winkel (HV-Winkel), durch eine Druckverteilungsmessung ermittelt, und dem radiologisch gemessenen Hallux valgus Winkel besteht. Dieser Zusammenhang wird sowohl vor als auch ein Jahr nach der Operation untersucht. In weiterer Folge werden auch die postoperativen Veränderungsprozesse auf Zusammenhänge überprüft

10 Zusätzlich wird ein Patientenfragebogen, welcher vor und ein Jahr nach dem medizinischen Eingriff zusammen mit einem Arzt ausgefüllt wurde, in die Auswertung miteinbezogen. Im Weiteren erfolgt nun ein kurzer Überblick über die Kapitel. Um die Funktion des sehr kompliziert aufgebauten Fußes zu verstehen, ist die Kenntnis seines inneren Aufbaues notwendig. Diesbezügliche Informationen sind im ersten Teil der Arbeit angeführt. Es folgt ein Einblick in die Morphologie und Funktion des Fußes. Im vierten Kapitel wird allgemein auf Deformitäten an den Füßen aufmerksam gemacht und speziell der Hallux valgus erklärt. Im weiteren Verlauf findet man im Anschluss die Methoden, gefolgt von den Ergebnissen und der Interpretation. Den Abschluss dieser Diplomarbeit bilden die Diskussion sowie das Resümee. 1.1 Fragestellungen Anhand der erläuterten Problemstellung wurden demnach folgende Fragestellungen für diese Diplomarbeit definiert: Gibt es einen präoperativen Zusammenhang zwischen dem radiologischen und dynamischen (funktionellen) Hallux valgus Winkel? Gibt es einen postoperativen Zusammenhang zwischen dem radiologischen und dynamischen (funktionellen) Hallux valgus Winkel? Gibt es einen Zusammenhang im Veränderungsprozess (vorher/nachher) zwischen dem radiologischen und dynamischen (funktionellen) Hallux valgus Winkel? Gibt es Zusammenhänge bezüglich der Verbesserung zwischen dem radiologischen und dynamischen (funktionellen) Hallux valgus Winkel sowie den einzelnen Variablen des Fragebogens?

11 2 Der menschliche Fuß als Ganzes Die Fußarchitektur hat bereits seit mehr als 100 Jahren Anlass zu zahlreichen Spekulationen gegeben. Im Zuge der Evolution hat der menschliche Fuß die Greiffunktion zugunsten der Stützfunktion aufgegeben. Diese Entwicklung des Fußes kommt in seiner Gewölbekonstruktion zum Ausdruck. Aufgrund dieser Spezialisierung bezeichnet man den Fuß neben dem Gehirn als hervorstechendes Merkmal des menschlichen Organismus. Bei keinem anderen Lebewesen sind Greifen und Stützen so speziell auf Hand und Fuß aufgeteilt wie beim Menschen. Demnach gehen zum Beispiel die Umwendbewegungen der Hand vom Unterarm und dem Ellbogengelenk aus, beim Fuß sind Pro- (Innenrotation des Fußes) und Supination (Außenrotation des Fußes) im Sprunggelenk lokalisiert. Der Unterschenkel, welcher von der Bewegung des Fußes frei ist, ist zur Tragsäule geworden, wobei das Schienbein (Tibia) zur Lastaufnahme und -übertragung dient. Die gänzliche Übertragung der Last des gesamten Körpers auf den Fuß erfolgt jedoch über das Sprungbein. Ein weiterer Unterschied zwischen der Greiffunktion der Hand und der Stützfunktion des Fußes ist die in einer Ebene mit den übrigen Zehen angeordnete Großzehe (Hallux), welche im Gegensatz zum Daumen, nicht opponiert werden kann. Der Mensch ist ein Sohlengänger. Demnach ist der Fuß gegenüber dem Unterschenkel rechtwinkelig abgeknickt. Im Groben lässt sich die Fußsohle vom Fußrücken unterscheiden, welche durch den medialen (zur Körpermitte) und lateralen (von der Körpermitte weg) Fußrand ineinander übergehen (Graumann & Sasse, 2004; Kent, 1998; Platzer, 2003). Als Ganzheit betrachtet, ist der Fuß als eine in sich verdrehte Bogenkonstruktion anzusehen, deren eher filigrane, in erster Linie auf Druck beanspruchten Anteile, durch eine Reihe von aktiven und passiven zugfesten Einrichtungen verspannt werden. (Putz & Müller-Gerbl, 1991, S. 2) Die Füße des Menschen tragen beim Stehen und Gehen die gesamte Last des Körpers. Schon kleine Entwicklungsstörungen, angeboren oder erworben, können wegen der komplizierten Struktur des Fußes erhebliche Funktionsminderungen und geringere Belastungsfähigkeit zur Folge haben. Dies kann durch die Interaktion zwischen Fuß, Schuhwerk und Boden durchaus verstärkt werden. Um die Erkrankungen des Fußes zu verstehen, müssen Funktion sowie die funktionelle Anatomie des Fußes eingehend dargestellt werden (Deigentesch & Bender, 1987)

12 2.1 Fußskelett Beim Fußskelett unterscheidet man (siehe Abbildung 1): Fußwurzel (Tarsus), diese setzt sich aus den sieben Fußwurzelknochen (Ossa tarsi) zusammen. Zu diesen zählen das Sprungbein (Talus), das Fersenbein (Calcaneus), das Kahnbein (Os naviculare), das Würfelbein (Os cuboideum) und die drei Keilbeine (Ossa cuneiformia). Laut Deigentesch und Bender (1987) sind diese durch das Tragen des Körpergewichts im Vergleich zu den übrigen Knochen des Fußes konsistenter und kräftiger. Mittelfuß (Metatarsus), dieser umfasst die fünf nebeneinander angeordneten Mittelfußknochen (Ossa Metatarsi), welche als Röhrenknochen bezeichnet werden. Zehen (Digiti), diese werden von I bis V durchnummeriert. Der erste Zehenknochen (Ossa digitorum pedis) wird als Großzehe (Hallux), der fünfte Zehenknochen als Kleinzehe (Digitus minimus) gesondert benannt (Graumann et al., 2004; Platzer, 2003). 1 Fußwurzelknochen 2 Mittelfußknochen 3 Zehenknochen 4 Sprungbein 5 Fersenbein 6 Kahnbein 7 Keilbein (I-III) 8 Würfelbein 9 Mittelfußknochen (I-V) 10 Phalanx proximalis/media/distalis Abbildung 1: Abbildung: Skelett des rechten Fußes, rot: medialer Strang, grau: lateraler Strang (Graumann et al., 2004, S. 186)

13 2.1.1 Aufbau des Vorfußes Wie bereits im vorigen Kapitel genannt wurde, umfasst der anatomische Fuß: Fußwurzelknochen, Mittelfußknochen und Zehenknochen. Funktionell-orthopädisch hat sich laut Krämer und Grifka (2001) die Einteilung in Rück-, Mittel- und Vorfuß als zweckmäßig erwiesen, siehe Abbildung 2. Dieser Aussage stimmt auch Platzer (2003) in seinem Werk zu. Die Abgrenzung der Bereiche erfolgt durch die Lisfranc- bzw. Chopart- Gelenkslinie. Abbildung 2: Einteilung des Fußes (Krämer et al., 2001, S. 438) Demgegenüber stehen die Aussagen von Graumann et al. (2004). In ihrem Werk wird laut Praxis lediglich zwischen zwei Abschnitten des Fußes unterschieden, dem Rückfuß (= Tarsus) und dem Vorfuß (= Metatarsus und Digiti). Bei beiden Aussagen werden die Mittelfuß- sowie die Zehenknochen zum Vorfuß gezählt, auf welchen nun genauer eingegangen wird. Mittelfußknochen (Ossa metatarsi): Die fünf Mittelfußknochen sind Röhrenknochen mit einer Basis (Basis), einem Schaft (Corpus) und einem Kopf (Carput). Bei einer Länge von 6 bis 8 cm sind sie fußsohlenwärts in Längsrichtung konkav gewölbt. Eine Untersuchung von Wanivenhaus (1989) zeigt, dass die Länge des Metatarsale I statistisch signifikant proportional zur Länge des Fußes ist. An den Basen befinden sich glatte Gelenksflächen für die knöcherne Verbindung mit den Keilbeinen (Metatarsale I-III) und dem Würfelbein (Metatarsale IV-V). Untereinander stehen sie ebenfalls in gelenkiger Verbindung. Die schmalen Schäfte weisen in ihrem Querschnitt eine annähernd dreieckige Form auf

14 Die Köpfe der Mittelfußknochen sind konvex für die knöcherne Verbindung mit den Zehengrundgliedern. Das Os metatarsale I ist der kürzeste, breiteste und kräftigste der Metatarsalknochen. Dies steht im Zusammenhang mit der Breite der Großzehe und der Statik des Fußgewölbes. Am vorderen Ende besitzt der Caput an der Plantarfläche zwei tiefe, durch eine Leiste voneinander getrennte Einsenkungen. In diesen Furchen finden sich zwei regelmäßig vorkommende Sesambeine. Kent (1998, S. 378) definiert dies wie folgt: Meist kleiner, in eine Sehne oder Gelenkskapsel eingelagerter Knochen, der die Zugrichtung einer Sehne verändert und/oder ihren Hebel vergrößert. Laut Wanivenhaus (1989) ist das mediale Sesambein länglicher und das laterale breiter ausgerichtet. Diese können laut Deigentesch und Bender (1987) in seltenen Fällen auch bei den anderen Mittelfußknochen, dann aber bevorzugt am fünften Metatarsale, vorhanden sein. Das Os metatarsale II ist der längste Mittelfußknochen. Die Ossa metatarsi II, III und IV weisen eine schlanke Konfiguration auf und sind an ihren Basen zum Fußrücken hin breiter als zur Fußsohle. Das Os metatarsale V hat eine verbreiterte Basis und trägt nach lateral einen aufgerauten Höcker (Graumann et al., 2004; Netter, 2001; Platzer, 2003). Zehenknochen (Ossa digitorum pedis): Wie die Finger setzen sich die Zehen aus vierzehn Skelettelementen zusammen. Bei diesen Elementen spricht man auch von Phalangen, wobei man je nach Position innerhalb der Zehe zwischen Phalanx proximales (Zehengrundglied), Phalanx media (Zehenmittelglied) und Phalanx distales (Zehenendglied) unterscheidet. Jede Zehe besteht aus drei Phalangen, bis auf die Großzehe (Hallux). Diese ist nur aus zwei Elementen aufgebaut, da das Zehenmittelglied fehlt (siehe Abbildung 1). Verglichen mit den Phalangen bei den Fingern, sind diese bei den Zehen kürzer und plumper und sind deshalb für feine Greifbewegungen weniger geeignet. Wie auch bei den Mittelfußknochen, unterscheidet man an den Phalangen jeweils eine Basis phalangis, ein Corpus phalangis und ein Caput phalangis (Kent, 1998; Platzer, 2003). Wie in Abbildung 1 ebenfalls ersichtlich ist, haben die Zehengrundglieder schlanke Schäfte bis auf die Großzehe, hier ist der Schaft wesentlich breiter und dicker. Die Basen der Grundglieder sind schalenförmig (für die Köpfe der jeweiligen Mittelfußknochen), die Köpfe haben gerundete, rollenförmige Gelenksflächen mit erhabenen Rändern. In die Mitte senkt sich die jeweilige Mittelgliedbasis ein. Die kurzen Mittelglieder haben breitere Schäfte als die Grundglieder und haben sowohl an ihren Basen als auch an ihren Köpfen runde Gelenksflächen. Auch die Endglieder sind kurz und tragen an deren Basen rollenförmige Gelenksflächen (Netter, 2001)

15 2.2 Gelenke und Bänder des Fußes Die Bewegungsmöglichkeiten des Fußes sind alle in einem Gelenk lokalisiert, im Gegensatz zur Hand, bei welcher die Umwendbewegung in den Unterarm verlagert wurde. Bei diesem Gelenkskomplex spricht man vom Sprunggelenk. Dieser Apparat ist für das Gehen, Laufen und Springen von wichtiger Bedeutung und gleichzeitig durch die Körperlast besonders gefährdet. Ebenfalls im Gegensatz zur Hand, in der die beiden Handwurzelgelenke hintereinander angeordnet sind, liegen die beiden Fußwurzelgelenke übereinander. Demnach werden am Fuß zwei Hauptgelenke unterschieden, man spricht vom oberen und unteren Sprunggelenk (Graumann et al., 2004). Trotz dem getrennten Gelenksspalt stellen diese beiden Gelenke eine funktionelle Einheit dar, obwohl sie nur zum Teil zu einer morphologischen Einheit zusammengefasst werden (Putz & Müller-Gerbl, 1991). Ein Gelenk besteht aus artikulierenden Flächen (Facies articulares), mindestens zwei Gelenkskörpern, einer Gelenkskapsel und einem Gelenksspalt, welcher zwischen den beiden Gelenkskörpern liegt. Die Gelenkskörper sind meistens von hyalinen Knorpeln umzogen, mit dem Knochen eng verzahnt und die Oberfläche ist glatt und glänzend. Die Gelenkskapsel kann straff oder schlaff sein und ist nahe der Knorpelschicht am Gelenkskörper befestigt (Platzer, 2003). Oberes Sprunggelenk (Articulatio talocruralis, Tibiotalargelenk): Der Kopf wird von der Trochlea tali (Rolle am Sprungbein) gebildet, dieser dient als gelenkige Verbindung mit dem Unterschenkel. Die Gelenkspfanne des oberen Sprunggelenks wird aus den beiden Knöcheln des Schien- und Wadenbeins, der Malleolengabel, gebildet. Für dessen federnde Festigkeit, durch die sie sich auszeichnet, scheint die Membrana interossea (Knochenhaut zwischen Schien- und Wadenbein) von besonderer Bedeutung zu sein (Putz & Müller-Gerbl, 1991). Aufgrund dieser Konstruktion wird von einem Scharniergelenk mit einer transversal verlaufenden Gelenksachse gesprochen. In diesem sind Ad- und Abduktionsbewegungen sowie Rotationen ausgeschlossen. Möglich ist eine Plantarflexion (Fußspitze nach unten) und Dorsalextensioin (Fußspitze nach oben). Der Bewegungsumfang des Fußes von maximaler Dorsalflexion bis zu maximaler Plantarflexion beträgt laut Platzer (2003) bis zu 70. Das obere Sprunggelenk wird jedoch bereits im Stand mechanisch beansprucht um die Körperlast auf den Fuß zu übertragen (Graumann et al., 2004; Platzer, 2003)

16 Wie alle Scharniergelenke verfügt auch das obere Sprunggelenk über Kollateralbänder. Neben der Knochenführung durch die Malleolengabel sind diese Seitenbänder für sicher geführte Bewegungen im oberen Sprunggelenk zuständig. Man unterscheidet zwischen dem größeren medialen Seitenband (Ligamentum collaterale mediale), auch Ligamentum deltoideum genannt, und dem kleineren lateralen Seitenband (Ligamentum collaterale laterale). Erst genanntes ist funktionell wesentlich bedeutsamer als das zweite. Der mediale Bandapparat ist neben einer Bremsfunktion bei der Plantarflexion auch für eine Begrenzung der Abknickung nach lateral verantwortlich (Putz et al., 1991). Beide Bänder setzen sich aus mehreren Bändern zusammen siehe Abbildungen 4 und 5 (rot) und strahlen von der jeweiligen Knöchelspitze fächerförmig zur Fußwurzel aus, um außer am Sprungbein, auch am Fersen- und am Kahnbein anzusetzen. Somit sind diese zusätzlich für das untere Sprunggelenk wirksam. (Graumann et al., 2004; Platzer, 2003). Unteres Sprunggelenk (Articulatio subtalaris und talocalcaneonavicularis, subtalares Gelenk): Das untere Sprunggelenk besteht aus zwei voneinander getrennten Gelenken, der Articulatio subtalaris, die den hinteren Teil, und der Articulatio talocalcaneonavicularis, die den vorderen Anteil bildet. Obwohl die beiden Gelenke voneinander getrennt sind, wirken diese jedoch gemeinsam (Platzer, 2003). Die gelenkige Verbindung im unteren Sprunggelenk bilden das Sprungbein (zusammen mit dem Unterschenkelskelett) und das subtalare Fußwurzelskelett, welches sich aus dem Fersenbein, dem Kahnbein, dem Würfelbein und den drei Keilbeinen zusammensetzt. Hierbei handelt es sich um eine fest gefügte Platte mit geringfügigen Bewegungsmöglichkeiten. Die straffe Verbindung zwischen den Knochen des subtalaren Fußwurzelskeletts wird durch Zwischenknochenbänder (Ligamenta tarsi interossea), dorsale Fußwurzelbänder (Ligamenta tarsi dorsalia, siehe Abbildungen 4 und 5 [gelb]) sowie plantare Fußwurzelbänder (Ligamenta tarsi plantaria, siehe Abbildungen 4 und 5 [blau]) gesichert. Diese einzelnen Bänder werden überwiegend nach den durch sie verbundenen Knochen benannt (Graumann et al., 2004). Die Gelenksflächen für den hinteren Teil des unteren Sprunggelenks werden vom Sprung- und Fersenbein gebildet. Die Kapsel in diesem Bereich ist sehr dünn und schlaff und wird durch die Ligamenta talocalcanea medial und talocalcanea laterale (siehe Abbildungen 4 und 5 [grün]) verstärkt. Der vordere Anteil des unteren Sprunggelenks besitzt mit dem Sprung-, Fersen- und Kahnbein drei Gelenkskörper

17 Diese Gelenkspfanne wird durch das Pfannenband (Ligamentum calcaneonaviculare plantare, siehe Abbildungen 4 und 5 [blau]) vervollständigt, welches das Fersenbein im Bereich der Facies articularis media mit dem Kahnbein verbindet. Kapselverstärkend wirkt das straffe Ligamentum bifurcatum (Abbildung [gelb]), das Fersen-, Kahn- und Würfelbein aneinander fixiert. Seine Hauptfunktion liegt vor allem in der Begrenzung der Pronation (Putz et al., 1991). Das Ligamentum talocalcaneum interosseum (Abbildung 4 [grün]) trennt vorderen und hinteren Anteil des unteren Sprunggelenks (Platzer, 2003). Die beiden Kammern des unteren Sprunggelenks sind vollständig voneinander getrennt. Sie haben jeweils eigene Gelenkskapseln, die durch Bandzüge verstärkt sind. Trotzdem ist eine isolierte Bewegung in beiden Kammern nicht möglich, da das Sprungbein sowohl im vorderen als auch hinteren Teil des Sprunggelenks artikuliert (Graumann et al., 2004). Die beiden Sprunggelenke sind gemeinsam ein Kardangelenk, dessen Hauptachsen allerdings nicht senkrecht zueinander angeordnet sind. Die schräge Einstellung der Achsen des oberen und unteren Sprunggelenks führen zu einer Kopplung der Bewegungsmöglichkeiten von Rück- und Vorfuß (Putz et al., 1991). Zusammenfassend lässt sich sagen, dass im oberen Sprunggelenk eine Scharnierbewegung möglich ist, während im unteren Sprunggelenk gedreht werden kann (Platzer, 2003, S. 224). Die Drehbewegungen werden, wie auch bei der Hand, als Pro- (Heben des lateralen Fußrandes) und Supination (Heben des medialen Fußrandes) bezeichnet, siehe Abbildung 3. Der Gesamtumfang der Pro- und Supination zwischen den Extremstellungen beträgt laut Platzer (2003) 60. Abbildung 3: Drehbewegung im unteren Sprunggelenk (Debrunner et al., 1998, S. 9)

18 2 Lig. talofibulare anterius 3 Lig. talofibulare posterius 4 Lig. calcaneofibulare Lig. collaterale laterale 5 Lig. tibiofibulare anterius 6 Lig. tibiofibulare posterius 7 Lig. talonaviculare 8 Lig. talocalcaneum interosseum 9 Lig. talocalcaneum laterale 12 Lig. bifurcatum 13 Ligg. intercuneiformia dorsalia 14 Lig. cuneocuboideum dorsale 15 Lig. cuboideonaviculare dorsale Abbildung 4: Bänder des Fußes von lateral (Platzer, 2003, S. 227) 16 Ligg. cuneonavicularia dorsalia 17 Ligg. calcaneocuboidea dorsalia 18 Lig. plantare longum 1 Lig. collaterale mediale 7 Lig. talonaviculare 10 Lig. talocalcaneum mediale 11 Lig. talocalcaneum posterius 18 Lig. plantare longum 19 Lig. calcaneonaviculare plantare 20 Lig. calcaneocuboideum plantare Abbildung 5: Bänder des Fußes von medial (Platzer, 2003, S. 227) Fersenbein-Würfelbein-Gelenk (Articulatio calcaneocuboidea) Dieses Gelenk verbindet das Fersenbein mit dem Würfelbein und ist eine Amphiarthrose. Darunter versteht Gruyter (2004) ein straffes Wackelgelenk, das aufgrund straffer Bänder nur federnde Bewegungen zulässt. Die beteiligten Gelenksflächen (Facies articularis cuboidea des Fersenbeins und Facies articularis calcanea des Würfelbeins) sind sattelförmig. Die Gelenkskapsel wird plantar, lateral und dorsal durch zum Teil sehr kräftige Bänder verstärkt, Abbildungen 4 und 5 (Graumann et al., 2004). Da über dieses Gelenk ein Großteil des Körpergewichts auf die Außenkante des Fußes übertragen wird, verlaufen an der Fußsohle noch zwei kräftige Bänder als Stütze

19 Dies sind das Ligamentum calcaneocuboideum planetare (Abbildung 5, 20) und das Ligamentum plantare longum (Abbildung 5, 18) (Netter, 2001). Der Gelenksspalt ist ein Teil der so genannten Chopartschen Gelenkslinie (Abbildung 2), fälschlich auch Articulatio tarsi transversa bezeichnet, welche sich zwischen dem Sprungbein, dem Fersenbein, dem Kahnbein und dem Würfelbein erstreckt (Platzer, 2003) Fußwurzel-Mittelfuß-Gelenke (Articulationes tarsometatarsales) In diesem Gelenk bilden die Basen der medialen drei Mittelfußknochen mit den Keilbeinen und die lateralen zwei Mittelfußknochen mit dem Würfelbein eine gelenkige Verbindung (Netter, 2001). Graumann und Sasse (2004) unterscheiden drei Gelenksverbindungen, die in einer gestuften mediodistalen nach lateroproximal Linie verlaufen, welche auch Lisfranc-Gelenkslinie genannt wird (Abbildung 2). Die Autoren sprechen von einem: Medialen Tarsometatarsalgelenk zwischen dem Keilbein I und der Basis des Mittelfußknochens I. Mittleren Tarsometatarsalgelenk zwischen den Keilbeinen II und III mit den Basen der Mittelfußknochen II und III. Lateralen Tarsometatarsalgelenk zwischen dem Würfelbein und den Basen der Mittelfußknochen IV und V. Diese Gelenke stellen aufgrund ihrer straffen Bänder (Abbildung 4 [rosa]) ebenfalls Amphiarthrosen dar. Die kurzen Bänder überbrücken, von den einzelnen Knochen jeweils divergierend, die rundumliegenden Gelenksspalten und bauen damit eine unvollständige inhomogene Faserplatte auf, die mit den Gelenkskapseln fest verwoben ist (Putz et al., 1991). Bei starken mechanischen Belastungen sind in den Gelenken Verschiebungen möglich. So spielen sie eine nicht unwesentliche Rolle bei der durch Pro- und Supinationsbewegung erfolgenden Verdrehung des Fußes. Die größte Beweglichkeit weist das mediale Tarsometatarsalgelenk auf (Grauman et al., 2004)

20 2.2.3 Zehengelenke (Articulationes metatarsophalangae und Articulationes interphalangeae pedis Diese Gelenke gliedern sich in Grund-, Mittel- und Endgelenke, wie in Abbildung 6 ersichtlich ist. Bei der zweigliedrigen Großzehe gibt es lediglich ein Grund- und Endgelenk. Abbildung 6: Zehengelenke (Graumann et al., 2004, S. 200) 1 Grundgelenk, 2 Mittelgelenk, 3 Endgelenk, 4 Mittelfußknochen, 5 Grundglied, 6 Mittelglied, 7 Endglied, 8 Lig. collaterale Grundgelenk (Articulationes metatarsophalangae): Die Gelenkspfannen werden von den Basen der Zehengrundglieder, die Gelenksköpfe von den viel größeren Köpfen der Mittelfußknochen gebildet. Diese Gelenke werden von je einer Gelenkskapsel umschlossen. Diese wird fußsohlenwärts vom Ligamentum plantare longum (Abbildung 4, 18), medial und lateral von Kollateralbändern und der Dorsalaponeurose verstärkt. Bei den Grundgelenken handelt es sich um Kugelgelenke, die in ihrer Funktion durch Kollateralbänder eingeschränkt sind. Im aufrechten Stand befinden sich die Grundgelenke in leichter Dorsalflexionsstellung (Graumann et al., 2004; Netter, 2001; Platzer, 2003). Dieses Gelenk wird durch den Musculus flexor und Musculus extensor hallucis longus in einem Gleichgewichtszustand gehalten (Wanivenhaus, 1989). Mittel- und Endgelenk (Articulationes interphalangeae pedis): In jedem dieser kleinen Gelenke artikuliert der rollenförmige Kopf des jeweiligen proximalen Phalanx als Gelenkskopf mit der keilförmigen Basis der jeweiligen distalen Phalanx als Gelenkspfanne (Graumann et al., 2004, S. 201). Diese Gelenke mit ihren vergleichsweise starken Kollateralbändern stellen reine Scharniergelenke dar. In den Mittelgelenken ist lediglich eine Plantarflexion, in den Endgelenken zusätzlich eine Dorsalflexion möglich. Im aufrechten Stand stehen die Zehengelenke in einer leichten Plantarflexion, sodass zusammen mit der Stellung im Grundgelenk eine laut Graumann et al. (2004S. 201) Klauenstellung resultiert (Graumann et al., 2004; Netter, 2001; Platzer, 2003)

21 2.3 Fußmuskulatur Prinzipiell unterscheidet man bei den Skelettmuskeln einen Ursprung und einen Ansatz. Der Ursprung an den Extremitäten liegt immer proximal (rumpfnahe), der Ansatz distal (rumpffern). Am Ursprung des Muskels befindet sich häufig ein Muskelkopf (Caput), der in den Muskelbauch (Venter) übergeht und mit der Sehne (Tendo) endet. Die Muskelkraft ist abhängig vom physiologischen Querschnitt, der sich aus der Summe der Querschnitte aller Fasern ergibt. Wie auch an der Hand, ziehen am Fuß nur die Sehnen der langen Fußmuskeln. Die Muskelbäuche dieser Sehnen liegen am Unterschenkel. Zusätzlich zu diesen Sehnen kommen die kurzen Fußmuskeln (Platzer, 2003). Der Begriff kurze Fußmuskeln gibt Aufschluss darüber, dass auch Unterschenkelmuskeln mit ihren langen Sehnen am Fuß zum Teil bis zu den Zehen verlaufen. Die Fußmuskeln erlauben eine eingeschränkte Bewegung der Zehen und unterstützen dadurch die langen Unterschenkelmuskeln (Graumann et al., 2004). Diese Muskeln wirken auf mehrere Gelenke. Deigentesch und Bender (1987) unterscheiden: Extensorengruppe: Sie entspringen an der Vorderseite des Schien- (Tibia) und Wadenbeins (Fibula) sowie an der Zwischenknochenhaut der Unterschenkelknochen (Membrana interossea) und verlaufen über den Fußrücken bis zu den Mittelfußknochen und den Zehen. Diese Gruppe bewirkt eine Beugung, Dorsalflexion, im Sprunggelenk und eine Streckung der Zehen. Laut Kent (1998) ist die Kraft dieser Bewegung relativ gering, trotzdem ist sie wichtig, um beim Gehen die Zehen vom Boden abzuheben. Die wichtigsten Extensoren im Sprunggelenk sind der Musculus tibialis anterior (vordere Schienbeinmuskel), der Musculus extensor hallucis longus (lange Großzehenstrecker) und der Musculus extensor digitorum longus (lange Zehenstrecker). Flexorengruppe: Diese Muskeln entspringen an der Rückseite des Schienbeines (Tibia), des Wadenbeines (Fibula) sowie der Zwischenknochenhaut (Membrana interossea). Sie ziehen hinter dem Innenknöchel bis zu den Fußwurzelknochen, der Großzehe und den Endgliedern der Zehen und bewirken eine Streckung, Plantarflexion, im Sprunggelenk und eine Beugung der Zehen. Durch den Verlauf über den inneren Knöchel sind diese auch für die Supination (Heben des medialen Fußrandes) verantwortlich. Zu dieser Gruppe werden der Musculus tibialis posterior (hinterer Scheinbeinmuskel), der Musculus flexor hallucis longus (langer Großzehenbeuger) und der Musculus flexor digitorum longus (langer Zehenbeuger) gezählt

22 Der wichtigste Plantarflexor und Supinator alle übrigen Muskeln entfalten nur eine geringe Wirkung und zugleich der mächtigste Muskel im Fuß ist jedoch der Musculus triceps surae, der Wadenmuskel. Peroneusgruppe: Sie entspringen am Wadenbein (Fibula) und verlaufen über den äußeren Knöchel bis zu den Fußwurzel- und Mittelfußknochen. Durch den Verlauf ihrer Sehnen werden sie zu Plantarflexoren und Pronatoren, Heben des lateralen Fußrandes. In diese Gruppe gehören der Musculus peroneus (fibularis) longus (langer Wadenmuskel) und der Musculus peroneus (fibularis) brevis (kurzer Wadenmuskel) Kurze Fußmuskeln Laut Platzer (2003) liegen die kurzen Fußmuskeln einerseits am Fußrücken (Dorsum pedis) und andererseits an der Fußsohle (Planta pedis). Gleichzeitig spricht man auch von Extensoren (Muskeln des Dorsum pedis) und den wesentlich stärkeren Flexoren (Muskeln der Planta pedis) am Fuß (Graumann et al., 2004). Sie gewinnen Bedeutung als Haltemuskeln, während die Bewegungsfunktion deutlich zurücktritt (Deigentesch et al., 1987). Extensoren am Fuß: Zu den Fußrückenmuskeln zählen der Musculus extensor hallucis brevis und der Musculus extensor digitorum brevis. Sie entspringen am Calcaneus und ziehen bis zur Basis der Grundphalanx der Großzehe und der Dorsalaponeurose der Zehen II bis IV. Erst genannter Muskel dient der Dorsalflexion im Grundgelenk der Großzehe, der Zweite ist für die Dorsalflexion der zweiten bis vierten Zehe verantwortlich (Graumann et al., 2004; Platzer 2003). Flexoren am Fuß: Die Muskeln der Fußsohle lassen sich in drei Muskelgruppen unterteilen. Man spricht von Muskeln des Großzehenbereiches, Muskeln des Kleinzehenbereiches und den Muskeln des mittleren Bereiches. Im Groß- und Kleinzehenbereich sind jeweils ein Abduktor und ein Flexor vorhanden, wobei die Abduktoren das Zehengrundglied spreizen und beugen, die Flexoren die Beugung im Zehengrundgelenk unterstützen (Netter, 2001). Zum Großzehenbereich zählen der Musculus abductor hallucis, der Musculus flexor hallucis brevis sowie der Musculus adductor hallucis

23 Diese drei beugen die Grundphalanx der Großzehe, während sie die Endphalanx strecken. Der Adduktor zieht die Großzehe medialwärts, während der Abduktor sie nach lateral abdrängt (Deigentesch et al., 1987, S. 10). Im Kleinzehenbereich unterscheiden wir Musculus abductor digiti minimi, Musculus flexor digiti minimi brevis und Musculus opponens digiti minim. Diese Muskeln beugen die Grundphalanx und strecken die mittlere Endphalanx. Außerdem können sie die fünfte Zehe nach lateral ziehen. Die mittlere Muskelgruppe umfasst den Musculi lumbricales, den Musculus quadratus plantae, den Musculi interossei und den Musculus flexor digitorum brevis, welche insgesamt eine beugende Wirkung auf die Grundphalangen der Zehen haben (Deigentesch et al., 1987; Platzer, 2003). Grob zusammenfassend lässt sich sagen: Die kurzen Fußmuskeln umgeben die Fußwölbung und ermöglichen die Beweglichkeit der Zehen gegenüber den Mittelfuß- und Fußwurzelknochen. Beim geraden Stand werden die Zehen und die Mittelfußknochen an den Boden gepresst. Die kurzen Fußmuskeln funktionieren dabei als Spanner der Fußwölbung, da sie dem Absinken der Mittelfußknochen entgegenwirken (Platzer, 2003)

24 3 Morphologie und Funktion des Fußes Der Fuß ist ständig statischen und dynamischen Belastungen ausgesetzt, die nicht nur dem Körpergewicht, sondern in der Abstoß- und Absprungphase jedes einzelnen Schrittes sogar einem Vielfachen des Körpergewichtes entsprechen können. Vor allem der Vorfuß muss wie kein anderer Körperteil Scher- und Kompressionskräfte widerstehen. Den bedeutendsten äußeren Einfluss hat jedoch das Körpergewicht. Bei übergewichtigen Personen kommt es zu zusätzlicher Belastung (Wanivenhaus, 1989). An dieser Stelle werden kurz die wichtigsten Funktionen des Fußes aufgezählt: Stehen und Stützen, die statische Funktion, des Körpers auf ebenem oder unebenem Grund Bildung einer guten und sicheren Basis für den Körper beim Stehen und einer stabilen Plattform für Lastentragen, Gehen, Laufen und Springen Sensorische Erfassung der vom Boden aus wirkenden mechanischen Einwirkungen von statischen und dynamischen Kräften (z. B. Vibrationen, Stoßbewegungen), die für die Erhaltung des Gleichgewichtes wichtig sind (Debrunner et al., 1998). 3.1 Fußwölbung Über die Beschreibung der Fußwölbung findet man in der Literatur unterschiedliche Ansätze. Diesbezüglich gibt es keine einheitlichen Angaben. Im Zuge dieser Diplomarbeit wird die Thematik wie folgt beschrieben: Der Fuß ist kräftig genug um die Last des Körpers zu tragen. Gleichzeitig besitzt er aber auch ausreichende federnde Elastizität, sodass er Stöße abfangen und dem Körper bei dynamischer Belastung eine entsprechende Sprungkraft verleihen kann. Die durch Gelenke und Bänder miteinander verbundenen Knochen, die Skelettelemente, sind so angeordnet, dass diese eine Längs- und Querwölbung bilden. Dadurch widersteht der Fuß extremen mechanischen Belastungen (Wanivenhaus, 1989). Platzer (2003, S. 226) weist in seinem Werk auf eine wichtige Thematik diesbezüglich hin: Fälschlich wird immer wieder von einem Gewölbe (Längsund Quer-) gesprochen. Dies ist sachlich falsch, da ein Gewölbe anders aufgebaut ist als eine Wölbung

25 Der Längswölbung dienen der Fersenbeinhöcker (Tuber calcanei) und die Köpfe der fünf Mittelfußknochen als Auflagestellen. Aus der Form der distalen Fußwurzelknochen sowie der Basen der Mittelfußknochen resultiert die Querwölbung (Netter, 2001). Das Fußskelett bildet laut Krämer et al. (2001, S. 438) eine Tragstrahlkonstruktion. Die Längswölbung unterteilt sich in ein mediales und ein laterales Segment. Das Sprungbein wird als Schlussstein des Fußes bezeichnet. Krämer et al. (2001) unterscheiden weiters zwischen einem hinteren und vorderen Segment, wobei erst genanntes das Sprung- und Fersenbein bildet. Das mediale Segment der Längswölbung wird vom Kahnbein, den Keilbeinen und den medialen drei Mittelfußknochen gebildet. Fersenbein, Würfelbein und die lateralen zwei Mittelfußknochen bilden das laterale Segment der Längswölbung (Netter, 2001). Graumann und Sasse (2004) sind derselben Ansicht, es wird lediglich anstatt von einem Segment von Strängen gesprochen, welche in Abbildung 1 zu sehen sind. Als Verbindungsstelle zwischen Längs- und Querwölbung nennt Wanivenhaus (1989) das Articulatio tarsometatarsalia I. Störungen, vor allem an dieser Schnittstelle, führen zu Veränderungen, die die Form des Fußes nachhaltig beeinflussen und schmerzhafte Krankheitsbilder hervorrufen. Aufgrund der Anordnung der Skelettelemente ist der innere Fußrand stärker gewölbt und elastischer als der äußere. Dieser ist auch flacher, weniger biegsam und hat bei Belastung als erster Bodenkontakt. Die Querwölbung ist lediglich im Mittel- und Vorfußbereich gut ausgeprägt, wobei eine Aufrechterhaltung die Überlagerung von Sprung- und Fersenbein erleichtert. Für die Stabilisierung der Fußwölbung sind die inserierenden Muskeln von großer Bedeutung. Demnach verspannen alle längsausgerichteten Bänder und Bandanteile der Planta pedis gemeinsam das Längsgewölbe. Die Verspannung der Querwölbung erfolgt in erster Linie durch die interossären Bänder und queren Züge der tiefen plantaren Bänder der Fußwurzelknochen und der Basen der Mittelfußknochen (Putz et al., 1991). Die verbundenen Skelettteile gewährleisten Stabilität, Verformungsbeständigkeit, elastische Rückstellkraft und dynamische Reaktionsfähigkeit (Graumann et al., 2004; Netter, 2001). Wanivenhaus (1989) erwähnt in seinem Werk die Beschaffenheit von Laufgrund und Schuhwerk. Während geringe Veränderungen der Fußstatik von so genannten Naturböden (Sand/Erde/Wiese/etc.) durch deren Elastizität und Anpassungsfähigkeit kompensiert werden, ist dies bei Zivilisationsböden (Asphalt/Beton/Parkett/Teppich/etc.) nicht mehr möglich. Aus diesem Grund werden Druck- und Scherkräfte zur Gänze auf den Vorfuß übertragen

26 Über die mechanischen Erfordernisse einer Wölbekonstruktion hinaus ist noch auf die dicken subkutanen Fettpolster der Fußsohle und der Fersenregion hinzuweisen, welchen vor allem die wichtige Aufgabe der Stoßübertragung zukommt (Putz et al., 1991). Debrunner und Jacob (1998) sprechen auch von einer Sohlenhaut. Diese übernimmt einen Teil der ausgezeichneten Stoßdämpfung und verteilt die Belastung von den kraftübertragenden Knochenpartien auf die Sohlenhaut. Bei barfuß laufenden Einwohnern in Afrika findet man häufig ein bis zu 2,5 cm dickes Sohlenpolster unter der medialen Längswölbung des Fußes. In diesem Bereich ist die Belastungsfähigkeit der Haut geringer als diejenige der eigentlichen Sohlenhaut. Die Sohlenhaut ist mit Sensoren versehen, welche zusammen mit den Sensoren in den Bändern und Gelenkskapseln für die Fußfunktionen wichtig sind. Die Sensibilität der Sohlenhaut spielt hierbei eine große Rolle. 3.2 Dreipunktabstützung Wie auch bei der Fußwölbung findet man bei der Dreipunktabstützung des Fußes unterschiedliche und widersprüchliche Ansätze in der Literatur. Die Fußwölbung ist normalerweise in der Lage, das Gewicht des Körpers zu tragen. Laut Cavanagh, Rodgers und Liboshi (1987) nimmt beim aufrechten Stehen die Ferse 60 %, der Mittelfuß 8 % und der Vorfuß 28 % des Körpergewichtes auf. Die Zehen bleiben im Stand unbelastet. Beim Standfuß wird die Last des Körpers an drei Punkten der Wölbekonstruktion gegen die Unterlage gepresst, man spricht von einer Dreipunktabstützung (Graumann et al., 2004). Laut Platzer (2003) sind als knöcherne Stützpunkte der Wölbung auf ebener Grundfläche das Tuber calcanei als hinterer Stützpunkt, das Caput des Os metatarsale I und das Caput des Os metatarsale V als vordere Stützpunkte anzusehen. Beim vorderen Stützpunkt sind auch die Mittelfußköpfe II bis IV mitbeteiligt. Diese und ähnliche Beschreibungen findet man häufig in Lehrbüchern und wird von vielen Autoren bestätigt. Eine Vielzahl von Druckverteilungsstudien in den letzten Jahren mit unterschiedlichen Druckverteilungsmesssystemen führte zu widersprüchlichen Resultaten. Hennig und Milani (1993) machten es sich daher zum Ziel, dieses Missverständnis anhand einer Analyse von Druckverteilungswerten unterhalb des Fußes sowohl beim beidbeinigen Stand als auch beim Gehen zu untersuchen

27 Diese Untersuchung an 111 Erwachsenen hat ergeben: dass weder für statische noch dynamische Belastungen eine Dreipunktunterstützung des Fußes vorhanden ist (Hennig und Milani, 1993, S. 279). Das Ergebnis zeigte, dass sowohl im beidbeinigen Stand als auch beim Gehen die Spitzenwerte des Druckes unterhalb des Metatarsalköpfchens III liegen. Folglich kann von einer Zweipunktunterstützung in der Ferse und im mittleren Vorfußbereich gesprochen werden. Eine Korrelationsanalyse in diesem Zusammenhang zeigte, dass die Druckverteilung im Stand eine geringere Aussagekraft für das dynamische Belastungsverhalten des Fußes hat. Die Unterstützungsfläche wird weder beim ruhigen Stand noch im Gangzyklus gleichmäßig belastet. Ferse und Großzehenballen haben immer den größeren Anteil der Kräfte aufzunehmen, während zum lateralen Fußrand hin ein deutlicher Druckabfall erfolgt (Putz et al., 1991; Debrunner et al., 1998). Die entstehende Unterstützungsfläche ist wesentlich kleiner als ein Sohlenabdruck. Betrachtet man einen Fußabdruck, sieht man eine wesentlich größere Standfläche, die durch vorhandene Weichteile hervorgerufen wird. An dieser Stelle ist erwähnenswert, dass eine sichere Standfläche beim Stehen auf beiden Beinen ein Ausmaß von etwa 15 x 20 cm, beim Einbeinstand etwa 7 x 20 cm erreicht. Der projizierte Schwerpunkt des Körpers am Boden wandert beim ruhigen Stehen auf dieser Standfläche ständig um einen bestimmten Mittelpunkt herum (Debrunner et al., 1998). Hennig, Staats und Rosenbaum (1994) beschreiben einen Zusammenhang zwischen Körpergewicht und Fußkontaktfläche. Sie stellten fest, dass der absolute Spitzendruck, vor allem im Vorfußbereich, beim Erwachsenen höher war als beim Schulkind. Durch die Druckübertragung vom Schienbein über das Sprungbein zum Rück- und Vorfuß besteht die Tendenz, die Wölbung einzudrücken. Dieser Tendenz wirken jedoch die passiven Komponenten, der zugfeste Bandapparat, und aktive Komponenten, die kurzen Fußmuskeln, entgegen (Graumann et al., 2004). Die Muskeln sind auch notwendig, um dynamische Kräfte beim Stehen und Gehen abzufangen, den Fuß an Unebenheiten des Bodens anzupassen und das Gleichgewicht zu erhalten (Debrunner et al., 1998)

28 3.3 Belastung des Fußes beim Stehen und Gehen Die komplexe Morphologie des Fußes spiegelt eine ebenso komplexe Funktion beim Stehen wie bei der Fortbewegung wider. In seiner im Gangzyklus wechselnden Fixierung auf der Unterlage ist er häufig direkter und ungünstiger Krafteinwirkung ausgesetzt, während sich die übrigen Körperteile frei nach dem Spiel der Kräfte einstellen können. (Putz et al., 1991, S. 2) Im aufrechten Stand wird das Körpergewicht über die beiden Sprunggelenke auf das Sprungbein geleitet und gemäß der Konstruktion des Fußskeletts beiderseits auf den Fersenbeinhöcker sowie auf den Vorfuß übertragen. Die Fußsohle unter Ferse und Zehenballen wirkt als Puffer und verteilt die Kräfte der belasteten Skelettpunkte auf eine Bodenkontaktfläche. Unebenheiten und Erschütterungen des Bodens werden über den spezifischen sensorischen Apparat (Druckrezeptoren, propriozeptive Sensoren, Spannungssensoren) erfasst und lösen automatisch kleine Korrekturbewegungen aus. Ist die Störung des Gleichgewichtes durch Bewegungen des Bodens zu stark (z. B. beim Rutschen der Unterlage), wird die aufrechte Körperhaltung durch Ausgleichsbewegungen oder einen Kompensationsschritt korrigiert (Debrunner et al., 1998). Während dem entspannten Stehen wird vorwiegend der Bandapparat beansprucht. Dies bestätigen auch Henning und Milani (1993), wonach beim normalen Stand die Knochenund Bänderstrukturen zur Aufrechterhaltung der Fußwölbung ausreichen. Die Muskulatur tritt nur beim Plattfuß, bei Gleichgewichtsstörungen und bei Bewegungsauslösungen in Aktion (Netter, 2001). Im Stand wird der Bodendruck vom Sohlenballen aufgenommen und auf die Mittelfußknochen verteilt. Diese werden beim Stehen hauptsächlich auf Druck beansprucht. Beim Aufsetzen der Ferse zu Beginn der Standphase kommt es jedoch umgekehrt zu einer Biegebeanspruchung (Graumann et al., 2004). Wanivenhaus (1989) erwähnt in seinem Werk, dass in der Standphase des Gehens und beim statischen Stehen die Hauptbelastung unter den mittleren Fußstrahlen 2-4 erfolgt. Dies wird auch in neueren Studien bestätigt und nochmals darauf hingewiesen, dass der erste und letzte Strahl - im aufrechten Stand - meistens weniger belastet sind (Jacob & Zollinger, 1992; Hermann, 1995; Hennig & Milani; 1993). Cavanagh et al. (1987) bestätigen ebenfalls, dass im Vorfußbereich die mittleren Metatarsalia am stärksten belastet werden

29 In diesem Zusammenhang wurde aber auch genannt, dass die Belastung der Metatarsalköpfchen von der Körperhaltung abhängt. In der Normalhaltung werden vor allem die mittleren Strahlen belastet, bei Rücklage nimmt die Belastung im Metatarsale I ab und die Metatarsale III-IV werden mehr belastet und in der Vorverlagerung wird der erste Strahl zunehmend mehr belastet. Das beschriebene Phänomen ändert sich jedoch in der Abstoßphase. Die Belastung des Vorfußes erfolgt nun vorwiegend auf dem inneren Strahl, die Hauptbelastung ist nun unter der Kuppe der Großzehe (Jacob et al., 1992; Hermann, 1995; Hennig et al., 1993). Das Druckmaximum unter der Großzehe bestätigt die wichtige Funktion des Hallux bei der Abstoßphase (Netter, 2001; Hennig et al., 1993). Dieser Ansicht sind auch Graumann et al. (2004): Das Abstoßen des Fußes am Ende der Standphase erfolgt mit großer Kraft durch die aktive Plantarflexion der Zehen, insbesondere der für den Gang unverzichtbaren Großzehe. Auch Jacob et al. (1992) weisen auf den auffallend großen Anteil an Kraft, der durch die Großzehe übertragen wird, hin. Laut Hennig und Milani (1993) sind die Druckbelastungen der äußeren Zehen sehr gering, sodass für den kräftigen Abstoß beim Gehen die Metatarsalköpfchen und der Hallux verantwortlich sind. Bezogen auf die Ganggeschwindigkeit verändert sich das Druckverhalten an der Fußsohle neuerdings. So konnte in einer Studie von Rosenbaum, Hautmann, Gold und Claes (1994) festgestellt werden, dass sich mit Zunahme der Ganggeschwindigkeit der Druck an der Fußsohle nicht gleichmäßig verteilt. In bestimmten Regionen nimmt der Druck zu, in anderen ab. Demnach wurden 30 gesunde Proband(inn)en bei drei verschiedenen Ganggeschwindigkeiten (langsam/mittel/schnell) untersucht. Das Ergebnis zeigte signifikante Druckanstiege beim Hallux, bei den Mittelfußköpfen I-III und der Fersenregion. Im Gegensatz dazu nahm der Druck im Mittelfußkopf V signifikant ab und im Mittelfußbereich konnte eine abnehmende Tendenz des Druckes erkannt werden. Vergleicht man weiters ein Druckverteilungsmuster beim Gehen mit dem beidbeinigen Stand, ist zu erkennen, dass unter dem Fersenbeinhöcker die Fußsohle bei der Belastung bis auf die Hälfte ihrer Dicke zusammengedrückt wird (Debrunner et al., 1998). Auch wurde festgestellt, dass die Druckwerte in der Ferse beim Gehen 2,2fach, im Bereich der Metatarsalköpfchen etwa 4,5fach höher als im Stand sind. Der Maximaldruck unterhalb des Hallux ist beim Gang 12,6mal höher als im Stand (Hennig & Milani, 1993)